JPH10128630A - ピストン振動挿入装置及びピストン挿入治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ピストン２３はピストンリング３２を備
える。このピストン２３を挿入するためのピストン挿入
治具３は略筒状をしており、内周面の上部にはテーパー
角の大きなテーパー部２５が形成され、下部にはテーパ
ー角の小さなテーパー部２６が形成されている。ピスト
ン２３をシリンダブロック２９の燃焼室３０に挿入する
場合には、燃焼室３０の上にピストン挿入治具３を固定
し、ピストン挿入治具３内にピストン２３を入れる。つ
いで、ピストン２３に振動発生装置１２で発生した微小
振動を加え、テーパー部２５，２６でピストンリング３
２を押し縮めながらピストン２３をピストン挿入治具３
から燃焼室３０へと押し込む。 【効果】 振動を加えながら押し込むことによりピスト
ンを安定挿入でき、ピストンリングの折れや引っ掛かり
を防止できる。テーパー部を２段にしたのでピストン挿
入治具を短くでき、装置の動作ストロークも短くでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストン振動挿入装
置及びピストン挿入治具に関する。特に、内燃機関用エ
ンジンのシリンダブロックへ、ピストンリングを組み付
けられたピストンを振動挿入するための装置と、そのた
めのピストン挿入治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用エンジンは、シリンダブロッ
ク内の燃焼室で高濃度の燃料ガスを爆発的に燃焼させて
ピストンを駆動させるので、爆発による圧力を閉じ込め
て効率的に機械的動力に変換させるためには、燃焼室の
壁面とピストンの間に高い気密性が要求される。このた
め内燃機関用エンジンのピストンには、通常複数枚の金
属製ピストンリングが組み付けられており、このピスト
ンの外周に設けられたピストンリングを燃焼室の壁面に
摺動自在に圧接させている。

【０００３】上記のようにピストンには予めピストンリ
ングが取り付けられており、このピストンリングの外径
はピストンを挿入する燃焼室の内径より若干大きくなっ
ているので、内燃機関用エンジンの製造工程において、
ピストンをシリンダブロック内に挿入する作業は自動化
が困難である。

【０００４】そのため従来にあっては、ピストン挿入治
具を用いてピストンリングを押し縮めつつ押し込むこと
によってピストンをシリンダブロックへ導いて燃焼室へ
挿入していた。図５は従来のピストン挿入装置に用いら
れているピストン挿入治具５１を示す断面図である。こ
のピストン挿入治具５１は円筒状をしており、そのピス
トンガイド孔５２の内周面には全長にわたって均一なテ
ーパー角のテーパー部５３が形成されている。ここで、
ピストン挿入治具５１の出口側（小径側）の内径はシリ
ンダブロックの燃焼室の開口径と等しくなっており、ピ
ストン挿入治具５１の入口側（大径側）の内径はシリン
ダ２３に装着されているピストンリング３２の外形より
も若干大きくなっている。

【０００５】しかして、ピストン２３をシリンダブロッ
ク内に挿入する場合には、ピストン挿入治具５１の出口
側をシリンダブロックの燃焼室の開口に一致させ、ピス
トン挿入治具５１の入口側からピストン２３を送り込
み、ピストンリング３２をピストン挿入治具５１内に浅
く挿入する。ついで、ピストン２３に押圧力を加えてピ
ストン挿入装置でピストン２３をピストン挿入治具５１
内に押し込むと、ピストン挿入治具５１のテーパー部５
３によってピストンリング３２が次第に押し縮められ、
ピストン挿入治具５１の出口ではピストンリング３２は
燃焼室の内径にまで押し縮められ、ピストン２３はシリ
ンダブロックの燃焼室内へスムーズに挿入される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ピストン挿入装置にあっては、大きな押し込み力でピス
トンをシリンダヘッドに挿入しているので、ピストンリ
ングが破損しないようにするためには、ピストン挿入装
置に高い精度が要求されていた。しかし、それでも一定
の頻度でピストンリングの折れや引っ掛かり等の不良が
発生しており、ピストンの挿入確率が低下し、エンジン
の品質低下を招いていた。

【０００７】また、ピストン挿入治具自体にも問題があ
った。ピストン挿入治具のテーパー部の角度を大きくす
ると、ピストンをピストン挿入治具へ挿入する際の抵抗
が大きくなるので、馬力の大きなピストン挿入装置が必
要になる。逆に、ピストン挿入治具のテーパー部の角度
を小さくすると、ピストン挿入治具が長くなるので、ピ
ストンを挿入するための動作ストロークが長くなり、ピ
ストン挿入装置が長大化する。

【０００８】一方、ピストンに組み付けられているピス
トンリングを押し縮める場合、ピストンリングが縮むに
従ってピストンリングを押し縮めるために必要な力が大
きくなるので、ピストンをピストン挿入治具に挿入する
場合、ピストンが出口側へ押し込まれて次第にピストン
リングの径が小さくなるに従ってピストンを押し込む力
が大きくなる。

【０００９】このため、従来にあっては、ピストン挿入
治具の出口側においてピストンリングを最も押し縮める
時に必要な力（最大力）を基準としてピストン挿入治具
の形状を決定しており、ピストン挿入治具のテーパー部
の角度が小さなものとなり、ピストン挿入治具が長くな
らざるを得なかった。この結果、ピストン挿入装置の動
作ストロークが大きくなり、ピストン挿入装置が長大化
していた。

【００１０】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ピストンの
シリンダブロックへの挿入動作の安定化を図り、不良品
率を低下させることにある。また、ピストンを挿入する
際に用いられているピストン挿入治具の長さを短縮し、
ピストン挿入のための装置の小型化を図ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載されたピ
ストン振動挿入装置は、ピストンリングを組み付けられ
たピストンを挿入対象物のピストン挿入孔へ挿入するた
めのピストン振動挿入装置であって、挿入対象物のピス
トン挿入孔にピストンガイド孔を連接させるように配置
された、ピストンリングを収縮させながらピストンを通
過させるためのピストンガイド孔を備えたピストン挿入
治具と、ピストン挿入治具内に挿入されたピストンに振
動を加えながら当該ピストンをピストン挿入治具から挿
入対象物のピストン挿入孔へ挿入する手段と、を備えた
ことを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載の実施態様は、請求項１記
載のピストン振動挿入装置において、前記ピストンガイ
ド孔の内周面に、テーパー角の異なる複数のテーパー部
分が形成されていることを特徴としている。

【００１３】請求項３に記載のピストン挿入治具は、ピ
ストンに組み付けられたピストンリングを収縮させなが
らピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備え
たピストン挿入治具であって、前記ピストンガイド孔の
内周面に、テーパー角の異なる複数のテーパー部分が形
成されていることを特徴としている。

【００１４】

【発明の作用及び効果】本発明のピストン振動挿入装置
においては、ピストン挿入治具でピストンリングを収縮
させると共にピストンをガイドしながら、ピストンに振
動を加えて押し込んでいるので、振動によってピストン
とピストン挿入治具や挿入対象物との間の摩擦抵抗を低
減することができ、小さな押し込み力によってスムーズ
にピストンを挿入することが可能になる。従って、ピス
トンの挿入動作を安定化することができ、ピストンリン
グが折れたり、引っ掛かったりしにくくなり、ピストン
の挿入不良発生率を低減させることができる。

【００１５】また、ピストンガイド孔の内周面にテーパ
ー部分を形成されたピストン挿入治具では、シリンダの
挿入が進んでピストンリングが押し縮められるに従って
挿入に必要な押し込み力が大きくなる。従って、押し込
み力の比較的小さな部分では、ピストン挿入治具の内周
面に形成されているテーパー部分の角度を大きくしてピ
ストン挿入治具を短縮し、比較的大きな押し込み力が必
要になる部分では、テーパー部分の角度を小さくするこ
とにより、ピストン振動挿入装置の押し込み力が余り大
きくなることを避けることができる。よって、請求項２
に記載のピストン振動挿入装置又は請求項３に記載のピ
ストン挿入治具にあっては、挿入力が大きくなるのを避
けながら、ピストン挿入治具やピストン振動挿入装置の
動作ストロークが長くなるのを避けることができ、ピス
トン振動挿入装置を小型化することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態による
ピストン振動挿入装置１を示す一部破断した正面図であ
る。ピストン振動挿入装置１は、振動挿入装置本体２と
ピストン挿入治具３とから構成されている。振動挿入装
置本体２の構造を説明すると、４はベース部であって、
上下動作軸５に取り付けられていて上下に昇降するよう
になっている。あるいは、ロボットのアーム（図示せ
ず）先端などに取り付けられていて、ロボットによって
ベース部４が上下方向に移動させられるようになってい
てもよい。

【００１７】ベース部４の側面には、上下方向に沿って
ガイドレール６が設けられており、ガイドレール６には
段差吸収スライダ７がスライド自在に取り付けられてい
る。また、ベース部４の上端に設けられたブラケット８
には、エアシリンダ９が固定されており、段差吸収スラ
イダ７はエアシリンダ９に連結されていて、エアシリン
ダ９を駆動することによって、ガイドレール６に沿って
昇降させられるようになっている。段差吸収スライダ７
の下面には、防振ゴム等の弾性体からなる複数の防振装
置１０を介して支持フレーム１１が連結されている。段
差吸収スライダ７と支持フレーム１１上面との間には微
小振動を発生させる振動発生装置１２が設けられてい
る。

【００１８】支持フレーム１１は、上下プレート１３，
１４を複数本のシャフト１５で連結して構成されてお
り、上プレート１３の下面には、エアシリンダ１６が固
定され、エアシリンダ１６にはフローティング継手１７
を介して摺動シャフト１８が連結され、摺動シャフト１
８は下プレート１４の通孔を貫通して下プレート１４の
下面で挿入ヘッド２０に連結されている。従って、挿入
ヘッド２０は摺動シャフト１８によって支持されてお
り、エアシリンダ１６を駆動することによって挿入ヘッ
ド２０を上下動させることができる。また、挿入ヘッド
２０は、３本のチャック爪２１を備えており、チャック
爪２１をエア駆動することによりチャック爪２１でピス
トン２３の上端部を掴むことができる。

【００１９】段差吸収スライダ７と支持フレーム１１の
間の振動発生装置１２を振動させると、振動発生装置１
２で発生した微小振動はエアシリンダ１６、摺動シャフ
ト１８及び挿入ヘッド２０を介して挿入ヘッド２０に保
持されているピストン２３に伝達され、ピストン２３を
微小振動させることができる。

【００２０】２２は無理な挿入力が加わってピストン２
３（特に、ピストンリング３２）を破損させるのを防止
するための挿入力検出センサであって、ロードセルなど
が用いられている。挿入力検出センサ２２は、ピストン
２３に加わる挿入力を検出しており、ピストン２３の挿
入力を監視することによってスムーズなピストン挿入を
行えるようにすると共に、過大な挿入力を検知した場合
には、ピストン２２の挿入作業を停止してピストン２２
の破壊を避けるようになっている。

【００２１】ピストン挿入治具３は、図２（ａ）（ｂ）
に示すように、ほぼ円筒状をしており、ピストンガイド
孔２７の内周面の入口側にはテーパー角の大きなテーパ
ー部２５が形成され、テーパー部２５と連続するように
して、出口側にはテーパー角の小さなテーパー部２６が
設けられている。また、ピストン挿入治具３の入口側の
部分には、チャック爪２１の位置に対応させてチャック
爪２１が入り込むことができるような切り欠き部２８が
設けられており、ピストン挿入治具３の下端面における
ピストンガイド孔２７の開口径はシリンダブロック２９
の燃焼室３０（ピストン挿入孔）の開口径と等しいか極
くわずかに小さくなっている。

【００２２】上記ピストン振動挿入装置１は、主として
自動車エンジン等の内燃機関用エンジンの組立てに用い
られるものである。例えば、複数の燃焼室３０（複数気
筒）を有するシリンダブロック２９の各燃焼室３０内に
ピストン２３を挿入し、燃焼室３０内に挿入されたピス
トン２３に連結されているコネクティングロッド２４を
シリンダブロック２９内のクランクシャフト３１に連結
して内燃機関用エンジンを組み立てる工程において、各
燃焼室３０内にコネクティングロッド２４を備えたピス
トン２３を挿入するものである。

【００２３】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、
上記ピストン振動挿入装置１によりピストン２３をシリ
ンダブロック２９の燃焼室３０内に挿入する工程を示す
図である。以下、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）
に従ってピストン振動挿入装置１によりピストン２３を
振動挿入する工程を説明する。

【００２４】コネクティングロッド２４を連結されたピ
ストン２３が供給されると、振動挿入装置本体２は挿入
ヘッド２０のチャック爪２１によってピストン２３の上
端部を掴んで吊り下げるようにして保持する。一方、シ
リンダブロック２９の燃焼室３０の上には、ピストンガ
イド孔２７が燃焼室３０と連続するようにしてピストン
挿入治具３が載置され、動かないように固定される。

【００２５】ついで、ピストン２３を掴んだ振動挿入装
置本体２は、ピストン挿入治具３の真上に移動する。つ
いで、振動挿入装置本体２は上下動作軸５あるいはロボ
ットによって下降させられ、コネクティングロッド２
４、ついでピストン２３がピストン挿入治具３のピスト
ンガイド孔２７内に挿入される［図３（ａ）］。つい
で、挿入しようとする燃焼室３０内のクランクシャフト
の位置が上死点か下死点かに応じて挿入ヘッド２０の高
さを段差吸収スライダ７によって調整する。

【００２６】この後、振動発生装置１２を作動させて微
小振動を発生させ、振動発生装置１２で発生した微小振
動を挿入ヘッド２０を通じてピストン２３に伝達しなが
らエアシリンダ１６を駆動して挿入ヘッド２０を下降さ
せ、ピストン２３を下方へ押し下げる。このときチャッ
ク爪２１はピストン挿入治具３と干渉しないよう切り欠
き部２８内に入る。

【００２７】ピストンリング３２が上方のテーパー部２
５に当たり、さらにピストン２３が下方へ押し込まれる
に従ってピストンリング３２が押し縮められる［図３
（ｂ）］。このテーパー部２５はテーパー角が大きいの
で、ピストンリング３２を短い距離で急速に押し縮める
ことができるが、その代わりにピストン２３を押し込む
力も大きくなる。しかし、この工程では、まだピストン
リング３２が大きく押し縮められていないので、ピスト
ンリング３２の弾性力もまだ余り大きくなっておらず、
しかも、ピストン２３に微小振動を加えながら挿入して
いるので、全体としてはピストン２３の押し込み力はあ
まり大きくならない。また、ピストン２３に振動を加え
ながら挿入しているので、ピストン２３の挿入が安定
し、ピストンリング３２が折れたり、ピストン挿入治具
３の内周面に引っ掛かったりする恐れが非常に少なくな
る。

【００２８】ピストン２２に加える微小振動は、シリン
ダブロック２９やピストン２２を共振させてシリンダブ
ロック２９やピストンリング３２等を破損することのな
いよう、エンジンの共振周波数から外れた周波数域での
振動としている。特に、この微小振動は、エンジンの共
振周波数よりも低い振動数とすることが好ましく、例え
ば１３０Ｈｚ以下の低周波振動が好ましい。

【００２９】さらにピストン２３を押し込むと、ピスト
ンリング３２は下方のテーパー部２６へ移動し、チャッ
ク爪２１が切り欠き部２８の底に当接し［図３
（ｃ）］、それ以上挿入ヘッド２０を押し込むことがで
きなくなるので、チャック爪２１を一旦開いてピストン
２３を離し、チャック爪２１を閉じてピストン挿入治具
３の内径よりも縮める。ついで、チャック爪２１の先端
をピストン２３の上端面に当接させ、チャック爪２１の
先端によりピストン２３に微小振動を伝えながら挿入ヘ
ッド２０をさらに下降させてピストン２３を押し込む
［図３（ｄ）］。テーパー部２６では、ピストンリング
３２はかなり押し縮められていてピストンリング３２の
弾性力もかなり大きくなっているが、テーパー部２６の
テーパー角が小さく、しかもピストン２３に微小振動を
加えながら挿入しているので、ピストン２３を押し込む
力があまり大きくならない。

【００３０】こうしてピストン２３に振動を加えながら
ピストン２３を押し込むことにより、ピストン挿入治具
３のピストンガイド孔２７を経てピストン２３をシリン
ダブロック２９の燃焼室３０内に挿入し、ピストン２３
が燃焼室３０内の上死点または下死点に達したらピスト
ン２３を停止させ［図３（ｅ）］、挿入ヘッド２０を上
昇させてピストン挿入装置治具３から抜き、ピストン挿
入治具３もシリンダブロック２９から取り外す。

【００３１】なお、上記実施例においては、ピストン挿
入治具３の内周面のテーパー部は２段に構成してあった
が、３段以上にテーパー角の異なるテーパー部を形成し
ていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるピストン振動挿入装
置を示す一部破断した概略正面図である。

【図２】（ａ）は同上の挿入ヘッドを示す平面図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のピストン振動挿入
装置によりピストンがシリンダブロックに挿入される様
子を示す図である。

【図４】（ｄ）（ｅ）は図３の続図である。

【図５】従来例における挿入ヘッドを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 振動挿入装置本体 ３ ピストン挿入治具 １２ 振動発生装置 １６ エアシリンダ ２０ 挿入ヘッド ２１ チャック爪 ２３ ピストン ２５ テーパー角の大きなテーパー部 ２６ テーパー角の小さなテーパー部 ２９ シリンダブロック ３０ 燃焼室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンリングを組み付けられたピスト
   ンを挿入対象物のピストン挿入孔へ挿入するためのピス
   トン振動挿入装置であって、 挿入対象物のピストン挿入孔にピストンガイド孔を連接
   させるように配置された、ピストンリングを収縮させな
   がらピストンを通過させるためのピストンガイド孔を備
   えたピストン挿入治具と、 ピストン挿入治具内に挿入されたピストンに振動を加え
   ながら当該ピストンをピストン挿入治具から挿入対象物
   のピストン挿入孔へ挿入する手段と、を備えたピストン
   振動挿入装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンガイド孔の内周面に、テー
   パー角の異なる複数のテーパー部分が形成されているこ
   とを特徴とする、請求項１に記載のピストン振動挿入装
   置。
3. 【請求項３】 ピストンに組み付けられたピストンリン
   グを収縮させながらピストンを通過させるためのピスト
   ンガイド孔を備えたピストン挿入治具であって、 前記ピストンガイド孔の内周面に、テーパーー角の異な
   る複数のテーパー部分が形成されていることを特徴とす
   るピストン挿入治具。